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TALUDES E MUROS DE ARRIMO 1. TALUDES Sob o nome genérico de taludes, compreende-se quaisquer superfícies inclinadas que limitam um maciço de terra, de rocha ou de terra e rocha. Podem ser naturais, caso das encostas, ou artificiais, como os taludes de cortes e aterros. Embora a Mecânica dos Solos tenha surgido para analisar e explicar fenômenos de instabilidade de taludes - vulgarmente denominados "quedas de barreiras" - e apesar de todo o inconteste avanço ainda hoje esses fenômenos constituem um dos maiores problemas da Mecânica dos Solos no que se refere aos aspectos teóricos da previsão do seu mecanismo de evolução com o tempo, correta quantificação dos parâmetros dos materiais e exata análise dos esforços solicitantes e resistentes. 1.1 Classificação dos movimentos Conquanto as formas de instabilidade de maciços terrosos ou rochosos, nem sempre se apresentam bem caracterizadas e definidas, pode-se classificar os principais tipos de movimentos em três grandes grupos: a) Desprendimento de terra ou rocha É uma porção de um maciço terroso ou de fragmentos de rocha que se destaca do resto do maciço, caindo livre a rapidamente, acumulando-se onde estaciona. Trata-se de fenômeno localizado. É evitável pelos processos comuns de prevenção e, quando necessário, utilizando-se os recursos de estabilização. b) Escorregamento É o deslocamento rápido de uma massa de solo ou de rocha que, rompendo-se do maciço, desliza para baixo e para o lado, ao longo de uma superfície de deslizamento. Se a superfície de deslizamento passar acima ou pelo pé do talude, será um escorregamento superficial ou ruptura de talude, e se por um ponto afastado do pé do talude, escorregamento profundo, ruptura de base. c) Rastejo É o deslocamento lento e contínuo de camadas superficiais sobre camadas mais profundas, com ou sem limite definido entre a massa de terreno que se desloca e a que permanece estacionária. A velocidade de rastejo é, geralmente, muito pequena. A curvatura dos troncos de árvores, inclinação de postes e fendas no solo são alguns dos índices da ocorrência do rastejo. 1.2 Causas do movimento Geralmente constituem causas de um escorregamento o "aumento" de peso do talude (incluindo as cargas aplicadas) e a "diminuição" da resistência ao cisalhamento do material. As primeiras classificam-se como externas e as segundas, como internas. A concomitância desses fatores nas estações chuvosas ou pouco depois onde a saturação aumenta o peso do material e o excesso de umidade reduz a resistência ao cisalhamento pelo aumento da pressão neutra - explica a ocorrência da maioria dos escorregamentos nesses períodos de grande precipitação pluviométrica. Causa muito comum de escorregamento é a escavação próxima ao pé do talude, para implantação de uma obra. Há que distinguir essas causas - por isso mesmo chamadas causas reais do escorregamento, da causa imediata, que pode ser, por exemplo, um forte aguaceiro. 1.3 Análise da estabilidade Do ponto de vista teórico, um talude se apresenta como uma massa de solo submetida a três campos de forças: as devidas ao peso, ao escoamento da água e à resistência ao cisalhamento. 1.4 Taludes em solos não coesivos Neste caso, o ângulo do talude deverá ser reduzido, como é mostrado ao analisar a situação em que o nível d'água encontra-se na superfície do talude (de extensão ilimitada). 1.5 Taludes de extensão limitada Para taludes de extensão limitada são consideradas superfícies de ruptura planas ou curvas. Estas são superfícies cilíndricas tendo por diretriz arcos de circunferência de círculo, espiral logarítmica, cilóide, ou outras curvas. Quanto à natureza do material do talude, pode-se ter escorregamentos em solos puramente coesivos, não coesivos e solos com coesão e ângulo de atrito interno. Pode-se também considerar taludes em solos homogêneos e solos não homogêneos (solos estratificados, taludes parcialmente submersos, ou outras condições). No que se refere à geometria dos taludes eles poderão ser tratados a três dimensões ou a duas dimensões. Em Mecânica dos Solos é usual a análise bidimensional, reduzindo assim o estudo das forças atuantes a um problemas de estática plana. Em Mecânica das Rochas, no caso de deslizamento de blocos de rocha, é conveniente o tratamento tridimensional. Quanto ao modo de ruptura, como já foi referido, pode-se ter: a) "Ruptura de talude", com a superfície assando acima ou pelo pé do talude; b) "Ruptura de base", em que a superfície passa abaixo do pé do talude. 1.6 Superfície plana de ruptura A superfície plana de ruptura pode de desenvolver ao longo de um plano de contato predeterminado, de origem natural ou artificial, sendo ainda aceitável em taludes homogêneos e muito íngremes, com inclinação próxima de 90°. 1.7 Superfície curva de ruptura Os métodos que admitem a superfície curva de ruptura são geralmente grafoanalíticos. 1.8 Fendas de tração Constate-se, na prática, que antes de ocorrer um deslizamento de terras, no topo do talude o solo rompe-se por tração, daí resultando a formação de fendas. Nesses casos, a superfície de ruptura termina na extremidade da fenda, aconselhando-se, porém, levar em conta o peso do solo correspondente à área hachurada, para compensar o possível efeito da pressão d'água de enchimento da fenda. Taludes de terra compactados, construídos sobre camadas de fraca resistência, rompem-se por tração, ao invés de seguirem uma possível superfície de deslizamento teórica. 1.9 Taludes Submersos Com vistas à estabilidade dos taludes de montante dos aterro-barragens, está esquematizado, teoricamente, as condições de equilíbrio doa taludes submersos. No caso do "reservatório cheio", como se verifica pelo polígono de forças, Psub é equilibrado por C e R, enquanto que Pa é equilibrado por U e F. Após um "esvaziamento rápido" a força F desaparecerá e, para que o equilíbrio continue, será necessária que seja mobilizada uma força coesiva de valor C+C'. Do exposto se conclui que os dois casos conduzem a duas condições diferentes de equilíbrio, sendo que a do "esvaziamento rápido" corresponde à hipótese mais desfavorável e, portanto, a uma fase perigosa na vida do aterrobarragem. 1.10 Rupturas por translação Se a massa de terra que forma o talude é sobrejacente a uma camada de fraca resistência (Fig. 8) ocorre a "ruptura por translação" ao longo de uma superfície de deslizamento composta de uma parte retilínea e dois arcos de circunferência. 1.11 Estabilização de taludes São vários os métodos utilizados para a estabilização de taludes: Diminuição da inclinação do talude - De uma maneira geral o método mais simples de reduzir o peso é a suavização do seu ângulo de inclinação ou, então, através da execução de um ou mais patamares. No projeto das obras de drenagem tem grande significado o coeficiente de deflúvio superficial "run-off', definido como a razão entre a chuva que se escoa e a que cai. Revestimento do talude - A plantação do talude com espécies vegetais adequadas ao clima local é uma proteção eficaz, do talude, sobretudo contra a erosão superficial. A hidrosemeadura é um sistema de plantio que se dá por via líquida. Emprego de materiais estabilizantes - Visa melhorar as características de resistência dos solos, misturando-os com alguns produtos químicos. As injeções de cimento são particularmente recomendadas em casos de maciçosrochosos fissurados. Muros de arrimo e ancoragens - A execução de muros de arrimos convencionais ou a introdução de tirantes de aço, protendidos ou não, no interior do maciço, ancorando-os fora da zona de escorregamento, constituem soluções para muitos casos que ocorrem na prática. Utilização de bermas - Consiste em colocar no pé do talude bermas, quer dizer, banquetas de terra, em geral do mesmo material que o próprio talude, com o fim de do pé do talude as tensões são elevadas. Prévia consolidação do solo de fundação - Sempre que a fundação for constituída por solos compressíveis, há que se cuidar da progressiva mobilização de sua resistência ao cisalhamento, em alguns casos até acelerando o processo de consolidação, por maio de drenos verticais de areia. 1.12 Obras de Contenção São todas aquelas estruturas que, uma vez implantadas em um talude, oferecem resistência à movimentação deste ou à sua ruptura, ou ainda que reforçam uma parte do maciço, de modo que esta parte possa resistir aos esforços tendentes a instabilização do mesmo. 2. MUROS DE ARRIMO Desde a Antiguidade, o Homem construía estruturas de arrimo para proteger as obras implantadas em encostas. Em muitas ruínas de obras antigas podem ser encontrados muros constituídos de blocos de pedra ou tijolos rejuntados com argamassa, realmente exercendo funções de reação aos empuxos do solo. Trata-se sempre de muros tipo "gravidade", isto é, aqueles nos quais a reação do empuxo do solo é proporcionada pelo peso do muro e pelo atrito em sua fundação, função direta deste peso. Com o passar dos tempo, os muros de arrimo clássicos evoluíram, procurando-se otimizar o projeto estrutural dos mesmos. Com o advento do concreto, passou-se a utilizar muros de arrimo confeccionados com este material, mas inicialmente ainda eram muros tipo "gravidade". Atualmente, muros deste tipo ainda são utilizados em obras viárias. Mesmo nas rodovias modernas, é comum ver-se muros de "gravidade" implantados nas encostas. Geralmente, utiliza-se para sua confecção o concreto ciclópico ou ainda pedras rejuntadas com argamassa de cimento. 2.1 Muros Tipo "Gravidade" Muros constituídos de blocos de pedra ou tijolos rejuntados com argamassa de cimento ou cimento ciclópico, realmente exercendo funções de reação aos empuxos do solo. São aqueles nos quais a reação ao empuxo do solo é proporcionada pelo peso do muro e pelo atrito em sua fundação, função direta deste peso. Muro de Pedra Seca Consiste em pedras arrumadas manualmente, sendo que sua resistência resulta unicamente do embricamento dessas pedras. Esse tipo de muro necessita de blocos de dimensões regulares para sua estabilidade, o que acarreta diminuição do atrito entre as pedras. Recomenda-se seu uso para a contenção de taludes de pequena altura (até aproximadamente 1,5m). Este tipo de muro apresenta as seguintes vantagens: facilidade de construção, pois não requer mão-de-obra especializada, baixo custo e capacidade autodrenante. Muro de Pedra Argamassada Obra semelhante ao muro de pedra seca, sendo que os vazios são preenchidos com argamassa de cimento e areia. O arranjo de pedras de dimensões variadas, bem como seu rejuntamento, confere maior rigidez ao muro, possibilitando seu uso na contenção de taludes com alturas de até 3m. Nesse tipo de muro deve ser implantada drenagem através de barbacãs. Muro de Concreto Ciclópico Tipo de estrutura constituída de concreto e agregados de grandes dimensões; sua execução consiste no preenchimento de uma fôrma com concreto e blocos de rochas de dimensões variadas. Pode ser usado para contenção de taludes com alturas superiores a 3m. Esse tipo de muro necessita de um sistema de drenagem, e os melhores para ele são o dreno de areia e o barbacãs. Crib-walls Trata-se de um sistema de peças de concreto armado, que são encaixadas entre si, formando uma espécie de "gaiola", cujo interior é preenchido com material terroso ou, de preferência, com blocos de rocha, seixos de maiores dimensões, ou ainda entulho. Este material fornece o peso desta estrutura de gravidade, enquanto que as peças de concreto armado respondem pela resistência da estrutura e manutenção de sua forma geométrica. Os crib-walls necessitam para sua execução, do aterro interno e de um reaterro na região a montante, sendo por isto utilizados, nas obras viárias, para a construção de aterros em encostas. Devido à sua forma construtiva, trata-se de estruturas naturalmente bem drenadas e pouco sensíveis à movimentação e recalques, razões pelas quais se adaptaram muito bem à execução de estradas pioneiras em regiões serranas. Em obras definitivas, é necessário o uso de filtro de interface entre o crib-wall e o aterro, por exemplo, com uso de mantas geotêxteis. Gabiões Trata-se de caixas de arame galvanizado, preenchidos com pedra brita ou seixos, que são colocadas justapostas e costuradas umas às outras por arame, formando muros de diversos formatos. São bastante utilizados como proteção superficial de encostas, proteção de margens de rios e como muro de contenção. São estruturas drenadas e relativamente deformáveis, o que permite o seu uso no caso de fundações que apresentam deformações maiores, inaceitáveis para estruturas mais rígidas. Devido à sua simplicidade construtiva e custo relativamente baixo, os muros de gabiões vêm sendo muito utilizados como contenção de aterros e de encostas de maneira provisória e de menor responsabilidade. O terreno deve ser regularizado e nivelado, antes da colocação da primeira camada de gabiões-caixas. As pedras devem ser arrumadas dentro dos gabiões, de modo a se obter um arranjo bastante denso. Deve-se utilizar geotêxtil ou areia grossa como elemento de transição entre os gabiões e o material de corte ou aterro. Muros de Arrimo de Solo-Cimento Ensacado O solo cimento pode ser utilizado para proteger superficialmente o talude, ou para construir muros de arrimo de gravidade. Muitas vezes, quando utilizado "ensacado", funciona com a dupla função de proteção superficial e contenção, como, por exemplo, na obturação de pequenas rupturas em taludes de grande extensão. Outra alternativa de uso do solo-cimento na contenção de taludes é a sua execução compactado em camadas, de modo a se produzir uma faixa externa ao talude com este material que, após a reação do cimento, se torna mais resistente e menos erodível, de modo a dar sustentação ao restante do talude. Muros de Concreto Armado Várias modalidades de muros de arrimo que utilizam este material para sua confecção, economizando volumes de concreto e permitindo uma ocupação mais completa das áreas a montante e a jusante. Geralmente, os muros de arrimo de concreto armado estão associados à execução de aterros e reaterros, uma vez que, para sua estabilidade precisam contar além do peso próprio, o peso de uma porção de solo adjacente, que funciona como parte integrante da estrutura de arrimo. Cortinas Cravadas Estrutura de contenção constituída por estacas ou perfis cravados no terreno, trabalhando à flexão e resistindo pelo apoio da ficha (parte enterrada do perfil). Trata-se de obras contínuas (estacas-prancha ou estacas justapostas) ou descontínuas (nas quais estacas ou perfis metálicos são cravados a uma certa distância um do outro, sendo o trecho entre eles preenchido por pranchões de madeira ou placas de concreto armado). Este tipo de estrutura é muito utilizado em obras de contenção provisórias, daí a predominância do uso de perfis metálicos cravados e pranchões de madeira. Em obras definitivas, não seusa madeira e os perfis metálicos devem ser protegidos contra corrosão. Devido à flexão, costumam ser bastante deformáveis. 2.2 Obras Especiais De Estabilização Tirantes e Chumbadores Os tirantes têm como objetivo ancorar massas de solo ou blocos de rocha, pelos incrementos de força gerados pela protensão destes elementos, que transmitem os esforços diretamente a uma zona mais resistente do maciço através de fios, barras de aço. Os chumbadores são barras de aço fixados com calda de cimento ou resina, com o objetivo de conter blocos isolados, fixar obras de concreto armado, sem o uso de protensão. Drenagem As obras de drenagem têm por finalidade a captação e o direcionamento das águas do escoamento superficial, assim como a retirada de parte da água de percolação interna do maciço. A execução destas obras representa um dos procedimentos mais eficientes e de mais larga utilização de todos os tipos de taludes, tanto nos casos em que a drenagem é utilizada como único recurso, quanto naqueles em que ela é um recurso adicional, utilizado conjuntamente com obras de contenção, retaludamento ou proteções diversas. Mesmo nestes últimos casos, apesar de serem comumente denominadas "obras complementares" ou "auxiliares", as obras de drenagem são de fundamental importância. É sabido que se as águas superficiais ou de infiltrações influem na estabilidade dos taludes. Daí a importância dos diferentes tipos de drenagem, tanto superficial, através de caneletas, como profundas, por meio de furos horizontais. Obras De Proteção Superficial As obras de proteção superficial desempenham um papel extremamente importante na estabilização de taludes de corte ou aterro, pois sua função é impedir a formação de processos erosivos e diminuir a infiltração de água no maciço através da superfície exposta do talude. Os tipos de proteção superficial apresentados a seguir, foram subdivididos de acordo com a utilização de materiais naturais ou artificiais. Sempre que possível, devem ser privilegiadas as soluções que utilizam materiais naturais, por serem, em geral, mais econômicas, em especial as que utilizam materiais abundantes na própria região. 2.3 Proteção Superficial Com Materiais Naturais Cobertura Vegetal de Médio a Grande Porte De maneira simplificada, a cobertura vegetal tem como funções principais: aumentar a resistência das camadas superficiais de solo pela presença das raízes; proteger estas camadas contra a erosão superficial; e reduzir a infiltração da água no solo através dos troncos, galhos e folhas. Cobertura Vegetal com Gramíneas O objetivo dessa técnica deve ser o de travar os solos a pequenas profundidades (10 a 20cm), oferecendo-lhes uma cobertura a mais densa e homogênea possível, o que diminuirá o escoamento da água diretamente sobre o solo. Para esta finalidade, costuma-se lançar mão de espécies gramíneas e leguminosas de crescimento rápido. Proteção com "Pano de Pedra" Constitui-se basicamente no revestimento do talude com blocos de rocha talhados em forma regular e tamanho conveniente para o transporte e colocação manual. Estes blocos são arrumados sobre o talude e geralmente rejuntados com argamassa, protegendo-o assim da erosão. O assentamento dos blocos deve ser executado de modo a se conseguir o maior travamento possível na interface pano de pedra/solo; assim, deve-se cravar a face mais aguda do bloco na superfície a ser protegida. Quando os blocos forem rejuntados com argamassa, devem ser instalados drenos tipo barbacã. 2.4 Proteção Superficial Com Materiais Artificiais Proteção com Imprimação Asfáltica É uma das técnicas mais difundidas, utilizadas há muitas décadas, e extremamente eficiente para evitar erosão e a infiltração da água, quando bem aplicada sobre superfície firme e isenta de material solto. Consiste na aplicação de uma camada delgada de asfalto diluído a quente ou em emulsão, por rega ou aspersão. Apresenta, no entanto, dois inconvenientes graves: deteriora-se sob influência da insolação, exigindo reparos e manutenção periódicos, e apresenta péssimo aspecto visual, sendo evitada nos locais em que é desejável manter ou recompor uma paisagem agradável. Proteção com Argamassa É uma das técnicas mais antigas, sendo, porém pouco utilizada, devido ao seu custo relativamente elevado e às dificuldades operacionais de sua aplicação. Consiste na aplicação manual ou mecanizada de cobertura de argamassa de cimento e areia. Proteção com Concreto Projetado ou "Gunita" Trata-se de uma técnica evoluída a partir do “argamassamento”, com o objetivo de operacionalizar sua execução, obtendo maior rendimento. A mistura de areia, cimento e pedrisco ("gunita") é projetada com o auxílio de bombas, contra a superfície a ser protegida, resultando uma espessura média de 3 a 5cm. É de custo bastante elevado, inclusive pela adoção, generalizada, de tela metálica para armação e sustentação da "casca" formada. Esta tela, com malha de 5 a 20cm e fios de 2 a 5mm, é fixada à superfície do talude por chumbadores e pinçadores, sendo depois projetada a "gunita". Proteção com Tela Consiste na utilização de tela metálica fixada à superfície do talude por meio de chumbadores, em locais onde existe a possibilidade de queda de pequenos blocos de rocha, com o conseqüente descalçamento e instabilização das áreas sobrejacentes. A tela deve estar protegida contra corrosão, principalmente quando instalada em meio agressivo. Para tanto, é usual o emprego de telas com fios galvanizados ou, modernamente, também envoltos por capas plásticas. CONCLUSÃO Os muros de arrimo e os taludes são elementos de extrema importância na contenção de terrenos. Estes elementos evitam que a pressão dos materiais retirados do solo e/ou erosões ocorridas por diversos fatores danifiquem obras civis. Os muros de arrimo são facilmente vistos dentro de cidades, em áreas onde o terreno é montanhoso, ou em estradas, para conter o desmoronamento causado por chuvas não previstas. Tem função de equilíbrio mecânico dos solos. Os taludes são, preferencialmente, observados em estradas, servindo como dissipador da energia das águas e solo, e evitando que estes materiais obstruam a circulação de carros. São utilizados em regiões montanhosas. BIBLIOGRAFIA Taludes de Rodovias DER-SP, 1991, IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas, São Paulo. Ocupação de encostas, 1991, IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas, São Paulo. CARVALHO, Ronaldo de, Estudo de Estabilidade de Taludes e Drenagem BR 277 Curitiba - Ponta Grossa, 1998, ENGEFOTO Eng. e Aerolevantamento. http://www.orpecengenharía.com.br/geotecni.htm http://www.orpecengenharía.com.br/fíltro.htm http://www.prossolo.com.br/contencao.htm Anexos FOTOS DE MUROS DE ARRIMO
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